视网膜病变

光遗传学基因疗法治疗晚期视网膜色素变性的


我们知道对于光感受器/视细胞大部分丧失的晚期视网膜色素变性病人,目前除了还处于初始研究阶段的干细胞治疗,人工视网膜假体也已经进入临床试验。这套设备是由带有微型摄像机的眼镜,由上百个甚至更多的微电极构成的人工视网膜假体芯片,以及可以把摄像机的光讯号转换成生物电讯号并能把相关神经冲动密码无线传播到视网膜处微电极设备和相关软件。这样就可以通过这些微电极及其相连的视神经把视冲动及相关神经编码传导到大脑皮层进而产生视觉。

虽然目前的芯片技术已经可以将两百多个(将来也可能有上千个)微电极植入眼内,但和正常人几百万的锥细胞以及上亿的杆细胞相比,数量还是太少。所以失明患者治疗后恢复视觉有限,清晰度和分辨力较差。而且单位面积的芯片上如果放入太多的电极,会造成局部温度过高,对视网膜造成损害。因此人工视网膜的视力提高是有其局限性的。

现在国际上越来越多的研究者和商业公司把注意力聚焦在光遗传学基因疗法治疗晚期视网膜变性病人。比如把低等生物绿藻的成视力基因转入视网膜的双极细胞或神经节细胞中,把不是光感受器的二,三级神经元细胞变成感光细胞,并产生视觉信号。然后再通过患者视网膜的正常视神经通路传到大脑视皮质产生视觉。由于这两种细胞的数量比可植入电极的数量多很多,理论上应具有更好的效果。但是人的视力是由一个有很多蛋白的复杂系统组成的。虽然低等生物如绿藻等的感光系统内使用一种蛋白,如channelrhodopsin,或以此改造建立的类似蛋白也可以形成视冲动,并传导到大脑视皮层形成视力,但由此产生的视讯号不但和人类的不同而且较弱,尤其是对移动目标感知较难。

年就有公司宣布:将通过AAV介导的光遗传学基因疗法把没有光感受器细胞的晚期视网膜变性病人的正常双极细胞或神经节细胞变成具有神经传导功能的光感受器细胞。同时通过附带的摄像机将获取的外界光讯号投射到到病人刚刚重建的具有神经传导功能且数量众多的双极细胞或神经节细胞,然后通过视神经通路传导到大脑视皮层形成更清晰的视力。

英国《NatureMedicine》杂志年5月24日发表的一项研究显示,一位近40年前被诊断患有视网膜色素变性(RP)的58岁法国巴黎盲人患者,只有光感的一只眼睛在接受一种全新的光遗传学疗法后,成功恢复了部分视力。这是对晚期视网膜色素变性患者进行这种新型光遗传疗法获得功能恢复的首次报道。

视网膜色素变性是一种遗传性、进行性、营养不良性的神经退行性病变,会破坏视网膜的感光细胞,晚期可能导致完全失明。除了针对发病早期起效的基因替代疗法外,目前尚无疗法被批准用于治疗。

美国匹兹堡大学研究人员约瑟·萨赫尔、波顿特·罗斯卡及其同事,此次报告了一项仍在进行的临床1/2a期研究的初步结果。研究中,他们先将编码了感光物质“channelrhodopsinproteinChrimsonR”的新型腺相关病毒载体通过玻璃体腔注射到一位58岁盲人男性视网膜色素变性患者只有光感的一只眼睛里。

研究显示,患者对该治疗手段的耐受性良好,这位之前失明的患者在光遗传学疗法完成4个半月开始进行佩戴这种眼镜识别物体等一系列训练和测试。7个月后患者的视功能开始改善;并逐渐可通过佩戴这种特殊眼镜来观看、识别、计数、定位不同的物体。

研究中的视觉任务和脑电图记录。图片来源:《自然·医学》在线版

这个历经12年,受到GenSightBiologics公司部分资助的研究,有以下几个特点:

虽然是应用了主要转染神经节细胞的玻璃体腔注射,而且其转染目标主要是黄斑中心区位置的神经节细胞。但其应用了目前认为转染效率较高、可以穿透并转染靠近玻璃体的各层视网膜组织包括双极细胞,甚至对外层视网膜也具有一定转染力的AAV2.7m8载体。

这个实验中使用的特殊摄像机,也叫神经形态视觉传感器,它能把外部世界光强度每一个像素的变化探测出来,然后通过一体的眼镜装置将这些信息变成单一色彩的图像,以光脉冲的方式,实时投射到视网膜上,刺激并激活经基因改造已经有感光蛋白的视网膜神经节细胞。

这个实验中使用的channelrhodopsinChrimsonR感光蛋白产生的nm偏黄色光脉冲,是目前为止光遗传学临床试验中使用的最靠近红色,也就是刺激性最小的光谱。和以前光遗传学试验中使用的可能对视网膜造成损害的偏蓝色光相比,应该更加安全。

本实验的使用载体里面包括一个特殊的示踪基因:能够增强转染效率的红色荧光蛋白tdTomato。虽然现在还没有被正式批准使用,但获批使用后,应用眼底病科比价普通的SLO设备就可以看到哪些部位的视网膜细胞被转染了;也可以知道将来是否有些部位的被转染细胞停止表达感光物质了;还可以通过对感光基因表达位置的确认,调整脉冲光束的大小和投射位置。这对光基因治疗的疗效及相关分析具有重要意义!

研究中发现,患者在使用光刺激眼镜时为了看清周围物体,采用头部摆动扫描的策略。这可能有两个原因。一个可能是感光物质被转染进神经节细胞的区域太小(估计少于10度),以至于无法检测到与摄像机中心不一致的物体。第二个可能就是,在通过光遗传学基因疗法表达了感光物质的视网膜区域仍然没有空间分辨率。

厦门大学附属厦门眼科中心庞继景医生指出,目前各种晚期视网膜色素变性的光遗传学疗法层出不穷,但大部分处于早期阶段。希望广大患者听从专家的建议,建立良好的用眼卫生和生活习惯;尽量保护好眼睛,延缓疾病的发展,尽量避免出现非常严重的视网膜并发症和视神经萎缩,这样大家将来都有希望等到重见光明的那一天。

希望进一步了解视网膜遗传病的相关知识及基因治疗进展,请


转载请注明:http://www.shiwangmoa.com/smsl/8468.html


当前时间: